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高中化学人教版（2019）选择性必修1第四章实验活动4简单的电镀实验
一、单选题
1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH--4e-＝2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，每转移2mol电子，Y极增重64g
D．制取金属铝时，Z是熔融的氯化铝
【答案】C
【知识点】电镀
【解析】【解答】A．由图可知，X电极跟电源的正极相连，X为电解池的阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl-－2e-＝Cl2↑，A项不符合题意；
B．精炼铜时，电解液为含Cu2＋的溶液，粗铜除含有Cu外，还含有比铜活泼的锌、铁等杂质，锌、铁和铜在阳极发生氧化反应生成离子，而阴极上只有Cu2＋得电子发生还原反应生成铜，则Z溶液中的Cu2+浓度减小，B项不符合题意；
C．由图可知，Y电极与电源的负极相连，Y为电解池的阴极。在铁片上镀铜时，铁片作阴极，铜作阳极，CuSO4溶液作电镀液。阴极发生还原反应：Cu2++2e-＝Cu。当转移2mol电子时，根据电极反应式可知，此时阴极生成1molCu，即Y电极上增重64g。C项符合题意；
D．氯化铝为共价化合物，熔融时不导电，制取金属铝，采用的是电解熔融氧化铝的方法，故制取金属铝时，Z是熔融的氧化铝。D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】
2．下列说法不正确的是（ ）
A．燃煤发电和潮汐发电均是将化学能转化为电能
B．电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
C．铁表面镀锌时，铁作阴极
D．使用植物秸秆转化而来的乙醇为燃料，不会额外增加大气中CO2的含量
【答案】A
【知识点】电镀
【解析】【解答】A．燃煤发电是将化学能转化为电能，潮汐发电是潮汐能转化为电能，故A符合题意；
B．镁的活泼性大于铁，电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法，故B不符合题意；
C．电镀时，镀件做阴极、镀层金属做阳极，铁表面镀锌时，铁作阴极，故C不符合题意；
D．秸秆是一种可再生能源，根据碳元素守恒，使用植物秸秆转化而来的乙醇为燃料，不会额外增加大气中CO2的含量，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】潮汐发电是将潮汐能转化为电能。
3．（2021高二下·昆山期中）下列描述中，不符合生产实际的是（ ）
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝
B．电解法精炼粗铜，用粗铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；金属冶炼的一般原理；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．工业上将Al2O3 熔在熔融的冰晶石Na3AlF6中进行电解制取金属铝，符合生产实际，故 A 不符合题意；
B．电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，活性金属如锌、镍在阳极失电子变为阳离子进入溶液中，铜失电子进入溶液，铜离子在阴极得电子，变为纯铜，粗铜做阴极不符合生产实际，故 B 符合题意；
C．电解饱和食盐水制烧碱用涂镍碳钢网作阴极，阴极材料不反应，阳极生成氯气，阴极上是氢离子放电生成氢气和氢氧化钠，符合生产实际，故 C 不符合题意；
D．电镀原理中，镀层金属做阳极，镀件金属做阴极，符合生产实际，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解精炼铜时纯铜做的是负极，粗铜做的是正极，其他均正确
4．（2021高二下·扬州开学考）下列各图所示装置能达到实验目的的是（ ）
A．图甲，验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙，保护水体中的钢铁设备
C．图丙，在铁制品表面镀锌 D．图丁，测定中和热
【答案】A
【知识点】中和热的测定；电镀；铁的吸氧腐蚀
【解析】【解答】A．图甲，该图是中性条件，发生吸氧腐蚀，A能达到实验目的；
B．图乙，铁比铜活泼，形成原电池时，铁为负极发生氧化反应被腐蚀，故不能用此装置保护水体中的钢铁设备，B不能达到实验目的；
C．图丙，锌比铁活泼，Fe2+得电子能力比Zn2+强，则在阴极上，Fe2+得电子生成铁单质，无法在铁电极上镀锌，应使用硫酸锌做电解液，C不能达到实验目的；
D．图丁，缺少环形玻璃搅拌棒，D不能达到实验目的；
故答案为：A。
【分析】A.在酸性条件下铁发生析氢腐蚀，在中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀，
B.应该找比铁活泼的金属
C.镀锌应该是锌离子得到电子
D.需要搅拌使反应充分进行
5．如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。下列说法正确的是（ ）
A．一段时间后，甲装置中溶液 pH升高
B．电解一段时间后，乙、丙装置中 CuSO4溶液的浓度均不变
C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
D．丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片
【答案】D
【知识点】铜的电解精炼；电镀
【解析】【解答】A．甲装置为甲醚燃料电池，电解质显碱性，总反应为CH3OCH3+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O，反应过程中消耗氢氧根，碱性减弱，pH减小，A不符合题意；
B．电解精炼铜时，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，而阳极除了Cu反应还有比Cu活泼的金属如Zn、Fe等反应，所以乙装置中CuSO4溶液的浓度会发生改变，B不符合题意；
C．燃料电池中通入氧气的一极发生还原反应，为正极，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-， C不符合题意；
D．电镀时，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，所以丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】
A：甲醚会消耗一部分氢氧根离子，溶液中的pH会降低，不会升高，A错误；
B：粗铜中含有的其它杂质，比如锌、铁等在电镀时也会失去电子，所以乙溶液中的铜离子浓度会发生改变，B错误；
C：溶液为碱性，没有氢离子大量存在，C错误；
D：根据电镀原理，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，D正确。
6．（2020高三上·武安期中）若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（ ）
①将铜片接在电池的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③需用CuSO4溶液作电解液 ④在银片上发生的反应是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O ⑤需用AgNO3溶液作电解液 ⑥在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－=Ag
A．①③⑥ B．②⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．②③④⑥
【答案】B
【知识点】电镀
【解析】【解答】依据上述分析可知：①将铜片应接在电源的负极上，①项不符合题意；②将银片应接在电源的正极上，②项符合题意；③若用硫酸铜溶液为电镀液，阴极析出铜，③项不符合题意；④在银片上发生的反应是：2Ag++2e =2Ag，④项不符合题意；⑤需用硝酸银溶液为电镀液，⑤项符合题意；⑥在铜片上发生的反应是：Ag＋＋e－=Ag，⑥项符合题意；
综上所述，②⑤⑥符合题意，
故答案为：B。
【分析】1、镀件作阴极，镀金作阳极
2、和镀金一直的金属离子溶液作电解液
7．（2020高二上·丰台期中）若要在铁钉上镀铜，下列设计正确的是（ ）
选项 接电源正极 接电源负极 电解质溶液
A Cu Fe CuSO4溶液
B Cu Fe FeSO4溶液
C Fe Cu CuSO4溶液
D Fe Cu FeSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【知识点】电镀
【解析】【解答】若要在铁钉上镀铜，铜为镀层金属，铁钉为镀件，因此镀件(铁钉)作阴极，镀层金属(铜)作阳极，电解液为镀层金属盐溶液即硫酸铜、硝酸铜、氯化铜等，连接电源正极的是阳极，连接电源负极的是阴极，故A符合题意。
故答案为A。
【分析】电镀铜，需要设计电解池，且电解池的电解质必须含有铜离子，采用牺牲阳极的阴极保护法，铜做阳极，铁做阴极即可
二、综合题
8．（2021高一下·五莲期中）采用如图所示装置模拟工业生产。已知：钾离子交换摸只让钾离子通过分子及其它离子均不能通过。
回答下列问题：
（1）若在A池中实现铁上镀铜，b电极的电极材料为 。
（2）若A池中a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则向溶液中加入 (填化学式固体可以使溶液恢复到电解前的情况。
（3）B池中，c电极为 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
（4）若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，高浓度的 溶液从 口出(填图中字母)，当d电极消耗标准状况下 时，C池中阳极室溶液质量减少 g。
【答案】（1）铁
（2）
（3）负极；
（4）h；14.9
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电镀
【解析】【解答】(1)若在A池中实现铁上镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，则b电极的电极材料为铁；
(2)A装置为电解池装置，a为阳极，b为阴极，a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则a极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，由电极反应式可知整个过程消耗了Cu2+和水(H和O)，产生了硫酸，因此则向溶液中加入Cu、H、O元素可以使溶液恢复到电解前的情况，即加入 ；
(3)B池为甲醇燃料电池装置，c电极通入甲醇，则c电极为负极，甲醇在c电极失电子，电极反应式为 ；
(4)若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，则e、f均为惰性电极，水在阴极得电子产生氢气和氢氧根离子，钾离子透过交换膜与阴极产生的氢氧根离子结合为KOH，即KOH在阴极(f)产生，因此高浓度的 溶液从h口出；d电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C池中阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑，同时阳极室的部分K+移向阴极，由O2+2H2O+4e-=4OH-可知当d电极消耗标准状况下 (0.05mol)时，电子转移0.2mol，则C池中产生0.1mol氯气，以及0.2molK+移向阴极室，阳极室溶液质量减少0.1mol×71g/mol+0.2mol×39g/mol=14.9g。
【分析】结合图可知装置B为甲醇燃料电池，c电极为负极，电极反应式为 ，d电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；A为电解池装置，b与燃料电池负极相连，为阴极，a为阳极；C装置为电解池装置，e电极与燃料电池正极相连，为阳极，f为阴极，结合原电池、电解池相关知识解答。
9．（2020高二上·温州期中）按要求回答下列问题。
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极发生的电极反应为 。当有300mg的甲醛参与反应时，通过质子交换膜的H+为 mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的b极要与装置甲的 极（填“X”或“Y”）连接，该电极的电极反应式为 。
（3）丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为 ，电镀一段时间后A溶液浓度 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+；0.04
（2）Y；2Cl--2e-=Cl2↑
（3）AgNO3溶液；不变
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极（负极）发生的电极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+。当有300mg的甲醛参与反应时，物质的量为0.01mol，根据负极反应可知通过质子交换膜的H+为0.04mol。（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器，即氯气需要与氢氧化钠溶液充分接触，装置乙中的b极要与装置甲的Y极（正极）连接，发生氧化反应，该电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。（3）丙图是电镀装置，装置丙中的A溶液为AgNO3溶液，银电极中银单质溶解为银离子，银离子移动到阴极生成银单质，电镀一段时间后A溶液浓度不变。
【分析】根据甲图物质转化可知，N极氧气发生还原反应，生成水，作为正极；M极在微生物作用下将有机废水转化为氢离子和二氧化碳，作为负极。乙图电解饱和食盐水，阴极产生氢气，阳极产生氯气。丙图为电镀原理，镀层金属在阳极，被镀元件为阴极，据此回答问题。
10．（2020高三上·哈尔滨期末）Ni常被镀在金属制品上以保护金属不生锈。
（1）镀镍的方法有：方法Ⅰ： 电镀镍。以NiSO4为电镀液。
①待镀零件与电源 相连。
方法Ⅱ：化学镀。将待镀零件浸泡在含有Ni2+和H2PO2－的溶液中，在酸性等条件下发生下述反应：
（a） Ni2++ H2PO2－+ → Ni ++ H2PO3－+ ，
（b）6H2PO2－+ 2H+＝ 2P+ 4H2PO3－+ 3H2↑
上述反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的。
②写出并配平反应式（a）。
（2）LiNiO2是一种前景很好的锂离子电池正极材料。当温度高于850℃时，LiNiO2会分解。工业上用Ni(OH)2与LiOH的混合物在空气流中加热到700～800℃制得 LiNiO2，该反应的化学方程式为 ，加热温度不宜过高的原因是 ，工业上也可用LiNO3代替上述工艺中的LiOH，存在的缺点可能是 。
（3）以废旧二次电池为原料回收利用合成Ni(OH)2的工艺：
已知：酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10－33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10－14；
①“氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应历程如下：
i.5S2O82－+2Mn2++8H2O=2MnO4－+10SO42－+16H+；
ii． (用离子方程式表示)。
②调pH=5操作时，已知溶液中Ni2+浓度为2.0mol/L，则“滤渣II”中是否存在Ni(OH)2沉淀 (列式计算，并使用必要的文字说明)。
【答案】（1）负极；2；1；1H2O；2；1；2H+
（2）4Ni(OH)2+4LiOH+O2 4LiNiO2+6H2O；防止温度高于850℃时LiNiO2分解；产生氮氧化物，污染环境
（3）2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。
【知识点】氧化还原反应方程式的配平；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；电镀
【解析】【解答】(1)①电镀镍的过程中Ni2+要在镀件上被还原生成Ni单质，所以镀件为阴极，与电源负极相连；②根据题目给出的部分反应物和生成物可知该过程中Ni2+被还原成Ni+，化合价降低1价，H2PO2－被氧化成H2PO3－，化合价升高2价，所以二者的系数比为2：1，结合元素守恒可知方程式为2Ni2++1H2PO2-+1H2O=2Ni++1H2PO3-+2H+；(2)已知反应物有Ni(OH)2与LiOH，产物为LiNiO2，该过程中Ni元素被氧化，根据“在空气流中加热”可知氧化剂应为氧气，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为：4Ni(OH)2+4LiOH+O2 4LiNiO2+6H2O；根据题目信息可知温度高于850℃时LiNiO2分解；LiNO3中硝酸根具有氧化性，反应中硝酸根被还原会生成氮氧化物污染环境；(3)氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应i中锰元素转化为MnO4－，需要将其还原得到MnO2，根据各元素价态变化规律和元素守恒可知该过程中MnO4－和Mn2+发生归中反应，方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；(4)pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。
【分析】废旧二次电池加入硫酸，结合题目信息可知，酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+，过滤得到残渣I为炭粉；滤液中加入NiO调节溶液pH，使溶液中Al3+、Fe3+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤分离出滤渣II为Al(OH)3、Fe(OH)3，氧化除去锰离子，过滤分离出滤渣III为MnO2，滤液中加NaOH生成Ni(OH)2．过滤分离得到Ni(OH)2，以此来解答。
11．（2020高二下·成都开学考）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为离子交换膜。
请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是： 。
（2）乙中X是交换膜，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应 。
（3）欲用丙装置给铜镀银，b应是 （填化学式）。
（4）若乙池中的饱和氯化钠溶液换成一定量CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子数为 mol。（忽略溶液体积的变化）
（5）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（ ），其原理如图所示，A极的电极反应为 。
（6）化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电化学降解NO3-的原理如图所示。
①Ag-Pt电极上的电极反应式为 。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为 g。
【答案】（1）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
（2）阳离子通入一定量HCl气体
（3）Ag
（4）0.4
（5） +H++2e-→Cl-+
（6）2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O；14.4g
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾，则负极电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应通入适量HCl气体，恰好完全中和NaOH即可；(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极， Cu为阴极，即b极材料是Ag；(4)乙池加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O 2H2↑+O2↑，Cu(OH)2从组成上可看成CuO H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.1mol铜转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，根据原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1mol氢气，生成0.1mol氢气转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，所以电解过程中共转移电子数为0.4mol；(5)A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为 +H++2e-→Cl-+ ；(6)①由题给原理图知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，酸性介质中，电极反应式为：2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O；②A为电源正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，转移2mol电子时，阳极区消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，阴极室中放出0.2molN2(即5.6g)，同时有2molH+(即2g)进入阴极室，因此阴极室质量减少5.6g-2g=3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=14.4g。
【分析】(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾；(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH；(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极，Cu为阴极；(4)用C为阳极电解CuSO4溶液，加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O 2H2↑+O2↑，再根据“析出什么加入什么”的原则分析；(5)原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应；(6)由题给原理图可知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应生成N2，则Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，据此计算膜两侧电解液的质量变化差。
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高中化学人教版（2019）选择性必修1第四章实验活动4简单的电镀实验
一、单选题
1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用，下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH--4e-＝2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，每转移2mol电子，Y极增重64g
D．制取金属铝时，Z是熔融的氯化铝
2．下列说法不正确的是（ ）
A．燃煤发电和潮汐发电均是将化学能转化为电能
B．电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
C．铁表面镀锌时，铁作阴极
D．使用植物秸秆转化而来的乙醇为燃料，不会额外增加大气中CO2的含量
3．（2021高二下·昆山期中）下列描述中，不符合生产实际的是（ ）
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝
B．电解法精炼粗铜，用粗铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
4．（2021高二下·扬州开学考）下列各图所示装置能达到实验目的的是（ ）
A．图甲，验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙，保护水体中的钢铁设备
C．图丙，在铁制品表面镀锌 D．图丁，测定中和热
5．如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。下列说法正确的是（ ）
A．一段时间后，甲装置中溶液 pH升高
B．电解一段时间后，乙、丙装置中 CuSO4溶液的浓度均不变
C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
D．丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片
6．（2020高三上·武安期中）若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（ ）
①将铜片接在电池的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③需用CuSO4溶液作电解液 ④在银片上发生的反应是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O ⑤需用AgNO3溶液作电解液 ⑥在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－=Ag
A．①③⑥ B．②⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．②③④⑥
7．（2020高二上·丰台期中）若要在铁钉上镀铜，下列设计正确的是（ ）
选项 接电源正极 接电源负极 电解质溶液
A Cu Fe CuSO4溶液
B Cu Fe FeSO4溶液
C Fe Cu CuSO4溶液
D Fe Cu FeSO4溶液
A．A B．B C．C D．D
二、综合题
8．（2021高一下·五莲期中）采用如图所示装置模拟工业生产。已知：钾离子交换摸只让钾离子通过分子及其它离子均不能通过。
回答下列问题：
（1）若在A池中实现铁上镀铜，b电极的电极材料为 。
（2）若A池中a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则向溶液中加入 (填化学式固体可以使溶液恢复到电解前的情况。
（3）B池中，c电极为 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
（4）若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，高浓度的 溶液从 口出(填图中字母)，当d电极消耗标准状况下 时，C池中阳极室溶液质量减少 g。
9．（2020高二上·温州期中）按要求回答下列问题。
（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极发生的电极反应为 。当有300mg的甲醛参与反应时，通过质子交换膜的H+为 mol。
（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的b极要与装置甲的 极（填“X”或“Y”）连接，该电极的电极反应式为 。
（3）丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为 ，电镀一段时间后A溶液浓度 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
10．（2020高三上·哈尔滨期末）Ni常被镀在金属制品上以保护金属不生锈。
（1）镀镍的方法有：方法Ⅰ： 电镀镍。以NiSO4为电镀液。
①待镀零件与电源 相连。
方法Ⅱ：化学镀。将待镀零件浸泡在含有Ni2+和H2PO2－的溶液中，在酸性等条件下发生下述反应：
（a） Ni2++ H2PO2－+ → Ni ++ H2PO3－+ ，
（b）6H2PO2－+ 2H+＝ 2P+ 4H2PO3－+ 3H2↑
上述反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的。
②写出并配平反应式（a）。
（2）LiNiO2是一种前景很好的锂离子电池正极材料。当温度高于850℃时，LiNiO2会分解。工业上用Ni(OH)2与LiOH的混合物在空气流中加热到700～800℃制得 LiNiO2，该反应的化学方程式为 ，加热温度不宜过高的原因是 ，工业上也可用LiNO3代替上述工艺中的LiOH，存在的缺点可能是 。
（3）以废旧二次电池为原料回收利用合成Ni(OH)2的工艺：
已知：酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10－33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10－14；
①“氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应历程如下：
i.5S2O82－+2Mn2++8H2O=2MnO4－+10SO42－+16H+；
ii． (用离子方程式表示)。
②调pH=5操作时，已知溶液中Ni2+浓度为2.0mol/L，则“滤渣II”中是否存在Ni(OH)2沉淀 (列式计算，并使用必要的文字说明)。
11．（2020高二下·成都开学考）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中X为离子交换膜。
请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是： 。
（2）乙中X是交换膜，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应 。
（3）欲用丙装置给铜镀银，b应是 （填化学式）。
（4）若乙池中的饱和氯化钠溶液换成一定量CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子数为 mol。（忽略溶液体积的变化）
（5）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（ ），其原理如图所示，A极的电极反应为 。
（6）化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电化学降解NO3-的原理如图所示。
①Ag-Pt电极上的电极反应式为 。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为 g。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电镀
【解析】【解答】A．由图可知，X电极跟电源的正极相连，X为电解池的阳极，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl-－2e-＝Cl2↑，A项不符合题意；
B．精炼铜时，电解液为含Cu2＋的溶液，粗铜除含有Cu外，还含有比铜活泼的锌、铁等杂质，锌、铁和铜在阳极发生氧化反应生成离子，而阴极上只有Cu2＋得电子发生还原反应生成铜，则Z溶液中的Cu2+浓度减小，B项不符合题意；
C．由图可知，Y电极与电源的负极相连，Y为电解池的阴极。在铁片上镀铜时，铁片作阴极，铜作阳极，CuSO4溶液作电镀液。阴极发生还原反应：Cu2++2e-＝Cu。当转移2mol电子时，根据电极反应式可知，此时阴极生成1molCu，即Y电极上增重64g。C项符合题意；
D．氯化铝为共价化合物，熔融时不导电，制取金属铝，采用的是电解熔融氧化铝的方法，故制取金属铝时，Z是熔融的氧化铝。D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】
2．【答案】A
【知识点】电镀
【解析】【解答】A．燃煤发电是将化学能转化为电能，潮汐发电是潮汐能转化为电能，故A符合题意；
B．镁的活泼性大于铁，电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法，故B不符合题意；
C．电镀时，镀件做阴极、镀层金属做阳极，铁表面镀锌时，铁作阴极，故C不符合题意；
D．秸秆是一种可再生能源，根据碳元素守恒，使用植物秸秆转化而来的乙醇为燃料，不会额外增加大气中CO2的含量，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】潮汐发电是将潮汐能转化为电能。
3．【答案】B
【知识点】铜的电解精炼；金属冶炼的一般原理；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．工业上将Al2O3 熔在熔融的冰晶石Na3AlF6中进行电解制取金属铝，符合生产实际，故 A 不符合题意；
B．电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，活性金属如锌、镍在阳极失电子变为阳离子进入溶液中，铜失电子进入溶液，铜离子在阴极得电子，变为纯铜，粗铜做阴极不符合生产实际，故 B 符合题意；
C．电解饱和食盐水制烧碱用涂镍碳钢网作阴极，阴极材料不反应，阳极生成氯气，阴极上是氢离子放电生成氢气和氢氧化钠，符合生产实际，故 C 不符合题意；
D．电镀原理中，镀层金属做阳极，镀件金属做阴极，符合生产实际，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
【分析】电解精炼铜时纯铜做的是负极，粗铜做的是正极，其他均正确
4．【答案】A
【知识点】中和热的测定；电镀；铁的吸氧腐蚀
【解析】【解答】A．图甲，该图是中性条件，发生吸氧腐蚀，A能达到实验目的；
B．图乙，铁比铜活泼，形成原电池时，铁为负极发生氧化反应被腐蚀，故不能用此装置保护水体中的钢铁设备，B不能达到实验目的；
C．图丙，锌比铁活泼，Fe2+得电子能力比Zn2+强，则在阴极上，Fe2+得电子生成铁单质，无法在铁电极上镀锌，应使用硫酸锌做电解液，C不能达到实验目的；
D．图丁，缺少环形玻璃搅拌棒，D不能达到实验目的；
故答案为：A。
【分析】A.在酸性条件下铁发生析氢腐蚀，在中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀，
B.应该找比铁活泼的金属
C.镀锌应该是锌离子得到电子
D.需要搅拌使反应充分进行
5．【答案】D
【知识点】铜的电解精炼；电镀
【解析】【解答】A．甲装置为甲醚燃料电池，电解质显碱性，总反应为CH3OCH3+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O，反应过程中消耗氢氧根，碱性减弱，pH减小，A不符合题意；
B．电解精炼铜时，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，而阳极除了Cu反应还有比Cu活泼的金属如Zn、Fe等反应，所以乙装置中CuSO4溶液的浓度会发生改变，B不符合题意；
C．燃料电池中通入氧气的一极发生还原反应，为正极，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-， C不符合题意；
D．电镀时，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，所以丙装置中实现铁片上镀铜，b 应为铁片，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】
A：甲醚会消耗一部分氢氧根离子，溶液中的pH会降低，不会升高，A错误；
B：粗铜中含有的其它杂质，比如锌、铁等在电镀时也会失去电子，所以乙溶液中的铜离子浓度会发生改变，B错误；
C：溶液为碱性，没有氢离子大量存在，C错误；
D：根据电镀原理，镀层金属阳离子在阴极发生还原反应生成金属单质，D正确。
6．【答案】B
【知识点】电镀
【解析】【解答】依据上述分析可知：①将铜片应接在电源的负极上，①项不符合题意；②将银片应接在电源的正极上，②项符合题意；③若用硫酸铜溶液为电镀液，阴极析出铜，③项不符合题意；④在银片上发生的反应是：2Ag++2e =2Ag，④项不符合题意；⑤需用硝酸银溶液为电镀液，⑤项符合题意；⑥在铜片上发生的反应是：Ag＋＋e－=Ag，⑥项符合题意；
综上所述，②⑤⑥符合题意，
故答案为：B。
【分析】1、镀件作阴极，镀金作阳极
2、和镀金一直的金属离子溶液作电解液
7．【答案】A
【知识点】电镀
【解析】【解答】若要在铁钉上镀铜，铜为镀层金属，铁钉为镀件，因此镀件(铁钉)作阴极，镀层金属(铜)作阳极，电解液为镀层金属盐溶液即硫酸铜、硝酸铜、氯化铜等，连接电源正极的是阳极，连接电源负极的是阴极，故A符合题意。
故答案为A。
【分析】电镀铜，需要设计电解池，且电解池的电解质必须含有铜离子，采用牺牲阳极的阴极保护法，铜做阳极，铁做阴极即可
8．【答案】（1）铁
（2）
（3）负极；
（4）h；14.9
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电镀
【解析】【解答】(1)若在A池中实现铁上镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，则b电极的电极材料为铁；
(2)A装置为电解池装置，a为阳极，b为阴极，a、b电极材料均为惰性电极，电解一段时间后，两极均有气体产生，则a极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，b电极先发生Cu2++2e-=Cu，后发生2H++2e-=H2↑，由电极反应式可知整个过程消耗了Cu2+和水(H和O)，产生了硫酸，因此则向溶液中加入Cu、H、O元素可以使溶液恢复到电解前的情况，即加入 ；
(3)B池为甲醇燃料电池装置，c电极通入甲醇，则c电极为负极，甲醇在c电极失电子，电极反应式为 ；
(4)若在C池中用 溶液制取 溶液和氯气，则e、f均为惰性电极，水在阴极得电子产生氢气和氢氧根离子，钾离子透过交换膜与阴极产生的氢氧根离子结合为KOH，即KOH在阴极(f)产生，因此高浓度的 溶液从h口出；d电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C池中阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑，同时阳极室的部分K+移向阴极，由O2+2H2O+4e-=4OH-可知当d电极消耗标准状况下 (0.05mol)时，电子转移0.2mol，则C池中产生0.1mol氯气，以及0.2molK+移向阴极室，阳极室溶液质量减少0.1mol×71g/mol+0.2mol×39g/mol=14.9g。
【分析】结合图可知装置B为甲醇燃料电池，c电极为负极，电极反应式为 ，d电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；A为电解池装置，b与燃料电池负极相连，为阴极，a为阳极；C装置为电解池装置，e电极与燃料电池正极相连，为阳极，f为阴极，结合原电池、电解池相关知识解答。
9．【答案】（1）HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+；0.04
（2）Y；2Cl--2e-=Cl2↑
（3）AgNO3溶液；不变
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）甲图是一种利用微生物将有机废水中的有机物质转化为环境友好物质的原电池装置，若有机废水中主要含有甲醛(HCHO)，则装置甲中M极（负极）发生的电极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2↑+4H+。当有300mg的甲醛参与反应时，物质的量为0.01mol，根据负极反应可知通过质子交换膜的H+为0.04mol。（2）乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器，即氯气需要与氢氧化钠溶液充分接触，装置乙中的b极要与装置甲的Y极（正极）连接，发生氧化反应，该电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。（3）丙图是电镀装置，装置丙中的A溶液为AgNO3溶液，银电极中银单质溶解为银离子，银离子移动到阴极生成银单质，电镀一段时间后A溶液浓度不变。
【分析】根据甲图物质转化可知，N极氧气发生还原反应，生成水，作为正极；M极在微生物作用下将有机废水转化为氢离子和二氧化碳，作为负极。乙图电解饱和食盐水，阴极产生氢气，阳极产生氯气。丙图为电镀原理，镀层金属在阳极，被镀元件为阴极，据此回答问题。
10．【答案】（1）负极；2；1；1H2O；2；1；2H+
（2）4Ni(OH)2+4LiOH+O2 4LiNiO2+6H2O；防止温度高于850℃时LiNiO2分解；产生氮氧化物，污染环境
（3）2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。
【知识点】氧化还原反应方程式的配平；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；电镀
【解析】【解答】(1)①电镀镍的过程中Ni2+要在镀件上被还原生成Ni单质，所以镀件为阴极，与电源负极相连；②根据题目给出的部分反应物和生成物可知该过程中Ni2+被还原成Ni+，化合价降低1价，H2PO2－被氧化成H2PO3－，化合价升高2价，所以二者的系数比为2：1，结合元素守恒可知方程式为2Ni2++1H2PO2-+1H2O=2Ni++1H2PO3-+2H+；(2)已知反应物有Ni(OH)2与LiOH，产物为LiNiO2，该过程中Ni元素被氧化，根据“在空气流中加热”可知氧化剂应为氧气，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为：4Ni(OH)2+4LiOH+O2 4LiNiO2+6H2O；根据题目信息可知温度高于850℃时LiNiO2分解；LiNO3中硝酸根具有氧化性，反应中硝酸根被还原会生成氮氧化物污染环境；(3)氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应i中锰元素转化为MnO4－，需要将其还原得到MnO2，根据各元素价态变化规律和元素守恒可知该过程中MnO4－和Mn2+发生归中反应，方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；(4)pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。
【分析】废旧二次电池加入硫酸，结合题目信息可知，酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+，过滤得到残渣I为炭粉；滤液中加入NiO调节溶液pH，使溶液中Al3+、Fe3+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤分离出滤渣II为Al(OH)3、Fe(OH)3，氧化除去锰离子，过滤分离出滤渣III为MnO2，滤液中加NaOH生成Ni(OH)2．过滤分离得到Ni(OH)2，以此来解答。
11．【答案】（1）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
（2）阳离子通入一定量HCl气体
（3）Ag
（4）0.4
（5） +H++2e-→Cl-+
（6）2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O；14.4g
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用；电镀；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾，则负极电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH，工作一段时间后若要恢复成原溶液，应通入适量HCl气体，恰好完全中和NaOH即可；(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极， Cu为阴极，即b极材料是Ag；(4)乙池加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O 2H2↑+O2↑，Cu(OH)2从组成上可看成CuO H2O，根据“析出什么加入什么”的原则知，析出的物质是氧化铜和水，则阴极上析出氢气和铜，生成0.1mol铜转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，根据原子守恒知，生成0.1mol水需要0.1mol氢气，生成0.1mol氢气转移电子=0.1mol×2mol=0.2mol，所以电解过程中共转移电子数为0.4mol；(5)A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为 +H++2e-→Cl-+ ；(6)①由题给原理图知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，酸性介质中，电极反应式为：2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O；②A为电源正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，转移2mol电子时，阳极区消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，阴极室中放出0.2molN2(即5.6g)，同时有2molH+(即2g)进入阴极室，因此阴极室质量减少5.6g-2g=3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=14.4g。
【分析】(1)甲烷燃料电池负极上CH4失电子，发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸钾；(2)燃料电池通氧气的极为正极，则乙中电解池的阴极为Fe、阳极为C，电解产物为H2、Cl2和NaOH；(3)丙为电镀池，其中b为阳极，a为阴极，现铜镀银，则应选择Ag为阳极，Cu为阴极；(4)用C为阳极电解CuSO4溶液，加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，发生如下电解：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O 2H2↑+O2↑，再根据“析出什么加入什么”的原则分析；(5)原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应；(6)由题给原理图可知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应生成N2，则Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，据此计算膜两侧电解液的质量变化差。
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